本发明专利技术揭示了一种铝热炬，其包含铝热剂组合物，该组合物由纳米尺度颗粒与微米尺度颗粒的双峰混合物制成。本发明专利技术还揭示了一种无容器的放热炬，该放热炬包括棒和把手，所述把手中容纳有产生气体的配混物。所述铝热炬枪不需要压缩气体的容器。由于省去了该容器，减轻了由于存在和使用该容器带来的危险和后勤负担，同时不会降低操作性能或切割性能。所述棒可以包含释放氧气的化学物质和／或释放热量的化学物质的高密度混合物。较佳的是，所述混合物包含密堆积结构的纳米尺度颗粒与微米尺度颗粒的双峰掺混物，以填充间隙空穴。所述枪可以包括引燃模块和电源，用来引发定向的高温火焰喷射，以及在将固体化学氧气发生剂安装于枪内的时候调节其开／关／开。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无容器的放热炬相关申请本申请要求2009年7月17日提交的美国临时专利申请序列第61/081，718号的 优先权。专利
本专利技术涉及一种便携式的手持型放热割炬，所述割炬不需要使用高压压缩气体的 容器来进行有效的切割。介绍在全球反恐战争以及民用爆破和建筑领域中的直接作用破坏操作经常需要在城 市、偏远地区或水下方位使用非爆炸性割炬。实地割炬使用与压缩气体(氧气，O2或空气) 容器连接的可膨胀的放热棒对墙壁、门或窗之内或其周围的强化金属板或金属棒进行切 割。这些放热棒造成的高温磨料流和切割速率与供给由所述放热棒引发的固态铝热反应的 气体的速率成正比。压缩气体(特别是O2)的容器有可能成为炸弹，因此存在和使用这些容器会造成 风险和负担。在战争以及民用环境下，所述容器的存在会给使用该容器的操作人员以及附 近的组员都带来危险。因为军事上的切割操作经常是在敌方环境中进行的，如果任何直射 的射弹或散射的射弹击中α容器，管子或调节器都会导致灾难性的炸裂，火球以及弹片，可 能会对使用者以及周围的人员造成烧伤、穿透以及伤亡。使用者还必需承担容器系统的重量和大体积造成的负担，同时还要承担其它的任 务必需的设备。可以使用的棒的尺寸、重量和数量受到O2容器的容量和输送速率的限制。 在偏远或者有障碍的空间内，容器增大了切割操作的难度，对工作效率造成负面影响。用来 处理压缩A的容器和调节器的后勤支持(重新填充)和日常维护(清洁和校准)在战争 环境下和和平环境下都是困难而昂贵的。无容器的放热炬通过在棒中将固态氧化剂与铝热剂燃料相结合，或者通过将它们 加载入枪内，从而不再需要气体加压容器(图1)。该方法消除了携带气体加压容器的安全 和后勤负担，同时保持了现有的放热炬的切割效率。现有公开已经有大量出版物描述了铝热炬和铝热组合物。美国专利第4，352，397号(Christopher，1982) “用来切割导管的方法、设备 禾口烟火组合物(Methods, Apparatus and Pyrotechnic Compositions for Severing Conduits)”仅仅讲述了放热组分的粒度是“粉状”，而没有对粒度进行任何规定。美国专利第4，371，771 号(Faccini 等，1983) “割炬和方法(Cutting Torch and Method)”讲述了放热金属(铝)可以是“粉末，带或颗粒”，而且“物理形式…并不要紧”。美国专利第4，432，816号(Kennedy等，1984) “用于割炬的烟火组合物 (Pyrotechnic Composition for Cutting iTorcti)，，描述了“铝的粒度不应大于 100 目(150 微米)，三氧化二铁的粒度不大于约200目(75微米)且不小于1微米”。美国专利第4，432，816号(Kennedy等，1984)；美国专利第5，472，174号 (Geasland, 1995) “热切割棒(Thermal Cutting Bar) ” ；美国专利第 5，888，447 号(Smith 等，1999) “自熄性燃烧棒Gelf-Extinguishing Burning Bar) ” ；以及美国专利申请第 2004/0041310号和第2004/0041310号(Hlavacek等，2004)均讲述了如果棒包含多个“轴 向延伸的部件或金属丝的束或芯”，以引导A流过这些物理通道，切割将会更为高效。美国专利第6，183,569 号(Mohler, 2001) “割炬和相关方法(Cutting Torch and Associated Methods) ”描述了“铝热剂加料的加料密度优选约为其理论最大密度的 50-67%”。本领域技术人员能够理解，对铝热剂加料粉末的密度进行平衡，以提供可靠的引 燃，以及尽可能提高切割作用”。美国专利第6，627，013号(Carter等，2003) “烟火铝热剂组合物(Pyrotechnic Thermite Composition) ” 和美国专利申请第 2003/0145752 号(Carter 等，2003) “便携式 金属切割烟火炬(Portable Metal Cutting Pyrotechnic iTorch) ”讲述了当发热和产生氧 气的粉末和粘结剂混合的时候，“…会降低反应速率”，其“…平均粒度应当小于10微米”。 另外，美国专利第6，627，013号描述了 “随着组合物密度增大，放热反应进行的速率减慢。” 该专利还提到了铝热组合物可以包含0-20重量％的辅助的氧化剂，例如金属氧化物、氯酸 盐(包括NaClO3),高氯酸盐，过氧化物，亚硝酸盐和硝酸盐。美国专利申请第2003/0145752 号描述了必需使用“聚合物粘结剂”来避免“…裂纹，裂纹会在基质中造成不连续，从而导致 不规律的燃烧以及不规律的燃烧速率”。美国专利第4，589，356号(Adams等，1086) “使用具有双峰粒度分布的燃料从 生物质回收能量(Energy Recovery from Biomass Using Fuel Having a Bimodal Size Distribution) ”尽管并未涉及铝热剂，但是提到了如果用“粒径小于100微米”的颗粒代替 10重量％的正常粒度的颗粒(10毫米，或1000微米)，则生物质(例如木材和泥炭)的引燃可以获得提高。Zhang等人的美国专利第6，071，329号Q000) “用于化学氧气发生剂的过滤器 (Filter for Chemical Oxygen Generator) ”(另一篇与铝热剂炬无关的公开文献)描述了 粒度约为20-100目(150-850微米)的颗粒的颗粒聚集，所述颗粒由霍加拉特(hopcalite) 颗粒与氢氧化锂的混合物形成。在美国专利第6，143，196号Ghang等，2000)，第6，193,907 号和第6，231，816号(Zhang等，2001)中报道了这些内容。为了产生可呼吸的氧气，美国专利第6,0 , 067号(Zhang等，2000) “低温敏感 性氧气发生组合物(Low Temperature Sensitivity Oxygen Generating Compositions)，， 描述了尽管可以将不产生氧气的添加剂“研磨至可以通过60目Q50微米)的筛网的粒度 以促进混合”，“尽管研磨的较细的粉末效果更高，较粗的粉末效果较差，但是认为更细或更 粗的无水硅酸钠颗粒也可以发挥作用，也同样适用”。美国专利第6，四6，689号Ghang等， 2001)和第6，352，652号(Zhang等，2002)中有相同的描述。类似的，美国专利第5，882，545 号(Zhang 等，1999) “氧气发生组合物(Oxygen Generating Compositions) ”讲述了“虽然 较粗的粉末也能发挥令人满意的作用，但是优选粒度小于325目(45微米)的不产生氧气 的添加剂”。上述的参考文献均未提到使用超小的颗粒(纳米尺度)；多重粒度分布(双峰)； 或特定的包装(开普勒(Keplerian))来改进放热炬的性能，这是因为它们的申请没有认识到这一点，或者本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种包含铝热剂组合物的铝热炬，其特征在于，所述铝热剂组合物包含１０－４０％的纳米颗粒和５０－９０％的微米颗粒。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US61/081,7182008年7月17日1.一种包含铝热剂组合物的铝热炬，其特征在于，所述铝热剂组合物包含10-40%的 纳米颗粒和50-90 %的微米颗粒。2.一种包含铝热剂组合物的铝热炬，其特征在于，所述铝热剂组合物包含至少10%的 纳米颗粒，所述组合物具有稳定的燃烧速率，使得当另外加入10%的纳米颗粒进行掺混，并 形成10%改良的棒，以此进行测试的时候，与铝热剂组合物棒的燃烧速率相比，加入10% 的组合物制得的棒的燃烧速率提高了 10%或更少；在此测试中，两个棒都是通过以下步骤 制造的称取一定百分含量的纳米颗粒粉末；将其装填入内径0. 5英寸(1. 3厘米)的薄壁 钢管内；然后通过翻转或振动对管子进行搅拌，从而获得最大的堆积密度。3.如权利要求2所述的铝热炬，其特征在于，所述铝热剂组合物包含10-40%的纳米颗 粒和50-90%的微米颗粒。4.如权利要求1所述的铝热炬，其特征在于，所述铝热剂组合物包含至少的O2发 生剂。5.如权利要求1所述的铝热炬，其特征在于，所述纳米颗粒的粒度为1-100纳米，所述 微米颗粒的粒度为1-10微米。6.如权利要求5所述的铝热炬，其特征在于，所述铝热炬包括把手；铝热剂棒，其包含 所述铝热剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·鲁瑟，
申请(专利权)人：巴泰勒纪念研究所，
类型：发明
国别省市：US
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